Et genetisk forsvar i konstant udvikling

Genomforsvar handler om, hvordan levende organismer beskytter deres arvemateriale mod viruslignende trusler – særligt såkaldte genetiske parasitter, som kan kopiere og indsætte sig selv i DNA'et. Hvis de ikke holdes i skak, risikerer de at forstyrre vitale processer som celledeling og reproduktion.

I det nye studie har forskere undersøgt et netværk af proteininteraktioner, som spiller en central rolle i bananfluers genomforsvar. Ved at sammenligne 12 beslægtede Drosophila-arter, kunne de spore, hvordan proteiner, der er afgørende for fertilitet, har ændret sig over cirka 40 millioner års evolution.

Forskningsarbejdet er ledet af Sebastian Riedelbauch som en del af hans ph.d.-projekt ved MBG, hvor han har spillet en central rolle i at afdække samspillet mellem evolution og proteininteraktioner.

“Det fascinerende er, at nogle proteininteraktioner er utroligt stabile – de bevares på trods af store ændringer i proteinerne selv. Andre interaktioner opstår og forsvinder igen, afhængigt af hvilken art vi kigger på. Studiet giver derfor et solidt indblik i, hvordan molekylære mekanismer og evolutionære processer spiller sammen,”

siger Peter Ebert Andersen, gruppeleder ved MBG.

Et globalt samarbejde og 90.000 forsøg

Studiet er resultatet af et internationalt samarbejde mellem forskningsgrupper i Danmark, Østrig, Tyskland og USA. Det begyndte i Peter Andersens gruppe på MBG, men tog for alvor fart under Sebastian Riedelbauchs forskningsophold i Ulrich Stelzls gruppe ved Graz Universitet i Østrig.

Her programmerede han laboratorierobotter til at udføre over 90.000 eksperimenter, som kortlagde, hvilke proteiner der kunne interagere med hinanden. Derefter fulgte mikroskopiske undersøgelser i Mandy Jeskes gruppe ved Heidelberg Universitet i Tyskland, hvor udvalgte proteinpar blev studeret i levende celler.

Sidst men ikke mindst bidrog Mia T. Levine og hendes forskergruppe ved University of Pennsylvania med analyser af, hvor hurtigt de involverede gener har udviklet sig over tid.

Hvorfor det er vigtigt

Resultaterne viser, at proteinerne i genomforsvaret befinder sig i et konstant evolutionært våbenkapløb med genetiske parasitter. For at opretholde fertilitet må organismerne innovere og tilpasse deres proteininteraktioner – og det gør de med forbløffende fart.

Denne viden giver vigtig indsigt i, hvordan biologiske forsvarsmekanismer udvikler sig, og hvordan dyr tilpasser sig nye udfordringer – såsom klimaforandringer eller infektioner med endogene virus-lignende elementer.

“På sigt kan det hjælpe os med at forstå, hvordan reproduktion fungerer på tværs af arter – og hvad der sker, når den svigter. Det er grundviden, men med bred relevans for alt fra biodiversitet til sundhed,”

siger Peter Ebert Andersen.

Læs hele studiet udgivet i EMBO Journal

SUPPLEMENTARY INFORMATION

We strive to ensure that all our articles live up to the Danish universities' principles for good research communication. Against this background, the article is supplemented with the following information:

Study type:

Experiment

External funding:

European Molecular Biology Organization (EMBO): EMBO scientific exchange grant (#10132)

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG): JE-827/1-1

Novo Nordisk Fonden (NNF): NNF18OC0030954

Danmarks Frie Forskningsfond (DFF): 9064-00056B

Austrian Science Fund (FWF): P30162, P34316

EC | Horizon Europe | Excellent Science | HORIZON EUROPE Marie Sklodowska-Curie Actions (MSCA): 754513

University of Graz: Field of Excellence BioHealth

Conflict of interest:

None

The scientific article:

Recurrent innovation of protein-protein interactions in the Drosophila piRNA pathway

Sebastian Riedelbauch, Sarah Masser, Sandra Fasching, Sung-Ya Lin, Harpreet Kaur Salgania, Mie Aarup, Anja Ebert, Mandy Jeske, Mia T Levine, Ulrich Stelzl, Peter Andersen.

Contact information:

Associate Professor Peter Ebert Andersen
Department of Molecular Biology and Genetics
Aarhus University
pra@mbg.au.dk